Malek sinh ra ở Los Angeles, California, cha mẹ của anh là người Ai Cập.[5] Người cha quá cố của anh từng là một hướng dẫn viên tại Cairo,[6] và sau đó bán bảo hiểm. Mẹ anh là một kế toán.[7] Anh cũng có tổ tiên là người Hy Lạp.[5] Malek lớn lên trong đức tin Chính Thống Coptic.[8] Anh có một người anh song sinh giống hệt mình tên là Sami, trẻ hơn anh bốn phút, và là một giáo viên. Anh cũng có một người chị là một bác sĩ y khoa. Malek theo học tại trường trung học Notre Dame ở Sherman Oaks, California, nơi anh tốt nghiệp vào năm 1999 cùng với nữ diễn viên Rachel Bilson.[9] Malek theo học tại trung học cùng với Kirsten Dunst, người đã từng cùng tập luyện trong tầng hầm và cùng học tại lớp sân khấu âm nhạc với anh. Anh nhận bằng Cử nhân văn bằng Mỹ thuật năm 2003 của Trường Đại học Evansville ở Evansville, Indiana.[10]